KR950015067B1

KR950015067B1 - Lenear motor

Info

Publication number: KR950015067B1
Application number: KR1019870004873A
Authority: KR
Inventors: 시게히사 마루야마; 히데오 니이쿠라
Original assignee: 소니 가부시키가이샤; 오가 노리오
Priority date: 1985-11-15
Filing date: 1987-05-18
Publication date: 1995-12-21
Also published as: JPH0755041B2; KR880014800A; JPS62118748A

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Linear motor

제1도는 본 발명의 일실시예의 리니어모터를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a linear motor of an embodiment of the present invention.

제2도는 제1도의 요부 확대단면도.2 is an enlarged cross-sectional view of the main portion of FIG.

제3도는 페루프제어계의 일예를 나타낸 블록도.3 is a block diagram showing an example of a Peruvian control system.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 리니어모터 10 : 고정부1: linear motor 10: fixed part

11 : 마그네트 14,15 : 코일11: magnet 14,15: coil

20 : 가동부 21,22 : 가동철편20: movable part 21, 22: movable iron piece

G : 갭G: gap

본 발명은 직선방향으로 추력(推力)을 발생하는 리니어모터에 관한 것이다.The present invention relates to a linear motor that generates a thrust in a linear direction.

본 발명은 직선방향으로 추력을 발생하는 리니어모터에 있어서, 고정부의 코일에 의한 자속을 가동부의 갭을 포함하는 자기폐회로내를 통과시킴으로써, 소비전력을 낮게 억제하는 것, 소형ㆍ경량화를 도모하는 것, 코스트저감을 도모할 수 있도록 한 것이다.In the linear motor generating a thrust in the linear direction, the magnetic flux by the coil of the fixed part passes through the magnetic closure circuit including the gap of the movable part, thereby reducing power consumption and miniaturizing and reducing the weight. It is to be able to plan cost reduction.

종래부터 비디오카메라에 있어서, 이른바 오토포커스기구나 파워줌 기구에는, 예를 들면 브러쉬부가모터가 사용되고 있으며, 이 모터의 구동력(회전력)이 감속기어를 통하여 포커스링이나 줌링에 전달되도록 되어 있다. 오토포커스회로의 구성에 대하여는 미합중국 특허 제3,860,935호, 동 제3,875,401호 및 동 제4,002,899호 등에 기재되어 있다. 그러나, 음향노이즈나 진동, 응답특성, 브러쉬나 기어 등의 신뢰성 등에 관하여 문제가 있다.Background Art Conventionally, in a video camera, for example, a brushed motor is used for a so-called autofocus mechanism and a power zoom mechanism, and the driving force (rotary power) of this motor is transmitted to a focus ring or a zoom ring via a reduction gear. The configuration of the autofocus circuit is described in US Pat. Nos. 3,860,935, 3,875,401, 4,002,899 and the like. However, there are problems regarding acoustic noise, vibration, response characteristics, reliability of brushes and gears, and the like.

전술한 문제를 해결하기 위하여, 렌즈를 직접 이동시키는 각종 모터가 제안되어 있다. 그러나, 렌즈를 직접 이동시키는 것으로는 부하가 무거워져 버리고, 중량, 크기, 소비전력, 코스트 등에 관하여 문제가 남아서, 실용화에는 이르지 못하고 있다.In order to solve the above problem, various motors for directly moving a lens have been proposed. However, by directly moving the lens, the load becomes heavy, and problems with respect to weight, size, power consumption, cost, and the like remain, and practical use has not been achieved.

그래서, 본 발명은 전술한 종래의 문제점을 감안하여 제안된 것이고, 예를 들면 렌즈를 직접 이동시킬 경우에도 중량, 크기, 소비전력, 코스트 등에 관하여 문제가 생기지 않는 리니어모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide a linear motor which does not cause problems in weight, size, power consumption, cost, etc. even when the lens is moved directly. .

본 발명의 리니어모터는 전술한 목적을 달성하기 위하여, 2개의 요크로 분리하는 갭을 가지는 한쌍의 자성의 요크를 가지는 제1요크와, 상기 제1요크에 슬라이드가능하게 결합된 제2요크와, 상기 제1 및 제2요크를 통과하는 자속을 발생하는 마그네트와 상기 제2요크에 고정되어 상기 제1요크와 제2요크의 상대위치를 결정하는 제어자속을 발생하는 코일로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.In order to achieve the above object, the linear motor of the present invention includes a first yoke having a pair of magnetic yokes having a gap separating two yokes, a second yoke slidably coupled to the first yoke, And a coil for generating a magnetic flux that is fixed to the second yoke and a controller for determining a relative position of the first and second yokes, the magnet generating magnetic flux passing through the first and second yokes. .

본 발명에 의하면, 가동철편 사이의 갭의 부근에 코일의 대부분의 에너지가 집중하여, 소전류로도 매우 높은 추력이 얻어진다.According to the present invention, most of the energy of the coil is concentrated in the vicinity of the gap between the movable iron pieces, and very high thrust is obtained even with a small current.

다음에, 본 발명의 일실시예에 대하여 도면에 따라서 상세히 설명한다. 그리고, 본 실시예는 비디오카메라의 오토포커스용의 모터에 본 발명을 적용한 것이다.Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to an autofocus motor of a video camera.

제1도는 본 실시예의 리니어모터(1)를 나타낸 단면도이다. 이 리니어모터(1)는 중공원통형(中空圓筒形)의 형상을 하고 있으며, 고정부(10)와 이 고정부(10)에 대하여 슬라이드하는 가동부(20)로 이루어져 있다. 상기 고정부(10)는 마그네트(11)와 보빈(12,13)과 코일(14,15)과 스테이터요크(16,17)를 가지고 있다. 마그네트(11)는 예를 들면 고무마그네트이고, 2개의 스테이터요크(16,17)에 걸쳐서 대략 중앙위치에 링형으로 설치되어 있다. 상기 마그네트(11)는 두께방향, 즉 부착상태에 있어서는 지름방향으로 착자(着磁)되어 있고, 외주측이 S극, 내주측이 N극으로 되어 있다. 스테이터요크(16)의 다리부인 보빈(12,13)은 상기 마그네트(11)의 양측에 설치되어 있고, 이 보빈(12,13)에 코일(14,15)이 각각 주면(周面)에 따라서 감겨있다. 상기 코일(14,15)은 직렬로 접속되어 있고, 단자(18,19)로부터 전압이 인가되도록 되어 있다.1 is a cross-sectional view showing the linear motor 1 of this embodiment. The linear motor 1 has the shape of a hollow cylinder, and is composed of a fixed portion 10 and a movable portion 20 that slides with respect to the fixed portion 10. The fixing part 10 has a magnet 11, bobbins 12 and 13, coils 14 and 15 and stator yokes 16 and 17. The magnet 11 is, for example, a rubber magnet and is provided in a ring shape at a substantially center position over the two stator yokes 16 and 17. The magnet 11 is magnetized in the thickness direction, that is, in the radial direction in the attached state, and the outer circumferential side is the S pole, and the inner circumferential side is the N pole. The bobbins 12 and 13, which are legs of the stator yoke 16, are provided on both sides of the magnet 11, and coils 14 and 15 are provided on the bobbins 12 and 13 along the main surface, respectively. Coiled up The coils 14 and 15 are connected in series, and a voltage is applied from the terminals 18 and 19.

한편, 상기 가동부(20)는 2개로 분리된 가동철편(21,22)과 가동베이스(23)를 가지고 있다. 상기 가동철편(21,22)은 요크에 상당하는 것이고, 이들 사이는 갭(G)(에어갭)으로 되어 있다. 상기 고정부(10)측의 코일(14,15)에 의한 자속(Bc)에 대한 자기회로는 상기 스테이터요크(16,17)와 상기 가동철편(21,22) 및 이들 사이의 갭(G)으로 이루어지는 자기폐회로에 의하여 구성되어 있다. 또한, 상기 가동철편(21,22)의 외주면은, 예를 들면 소위 테프론가공 등이 행해져 있고, 상기 고정부(10)의 내주면에 대하여 슬라이드이동하는 슬라이드면으로 되어 있다. 가동베이스(23)는 상기 가동철편(21)으로부터 가동철편(22)에 걸쳐서 설치되어 있다. 상기 가동철편(21) 및 가동베이스(23)는 렌즈하우징을 겸하고 있으며, 가동철편(21)의 끝부에는 렌즈(31)가, 가동베이스(23)의 끝부에는 렌즈(32)가 각각 설치되어 있다.On the other hand, the movable part 20 has two movable iron pieces 21 and 22 and a movable base 23 separated into two. The movable iron pieces 21 and 22 correspond to yokes, and a gap G (air gap) is formed between them. The magnetic circuit for the magnetic flux Bc by the coils 14 and 15 on the side of the fixing part 10 includes the stator yokes 16 and 17 and the movable iron pieces 21 and 22 and a gap G therebetween. It is comprised by the magnetic closure circuit which consists of. The outer circumferential surfaces of the movable iron pieces 21 and 22 are, for example, subjected to so-called Teflon processing, and constitute a slide surface that slides with respect to the inner circumferential surface of the fixing portion 10. The movable base 23 is provided from the movable iron piece 21 to the movable iron piece 22. The movable iron piece 21 and the movable base 23 serve as a lens housing, and a lens 31 is provided at the end of the movable iron piece 21 and a lens 32 is provided at the end of the movable base 23. .

이와 같은 본 실시예의 리니어모터(1)의 동작원리는 철심형 모터의 동작원리와 동일하다. 즉, 제2도에 확대하여 나타낸 바와 같이, 마그네트(11)는 항시 일정한 자속(B_M1,M_M2)을 발생하고 있으며, 이 자속은 코일(14) 및 코일(15)을 각각 포위하도록 존재하고 있다. 그리고, 단자(18,19)에 직류전압이 인가됨으로써, 코일(14,15)에 전류가 흐르고, 이 코일(14,15)에 의한 자속(Bc)이 발생된다. 이 자속(Bc)의 향은 전류가 흐르는 향에 따라서 다르다. 그리고, 상기 자속(B_M1,M_M2)과 상기 자속(Bc)이 서로 소거 또는 보강하여 한 방향으로의 추력이 발생하여, 가동부(20)가 화살표 X방향 또는 화살표 Y방향으로 이동하도록 되어 있다. 예를 들면 제1도에 나타낸 바와 같은 향으로 코일(14,15)에 전류를 흘렸을 경우에는, 외관상 갭(G)의 좌측의 부분이 S극, 우측의 부분이 N극으로 되어 화살표 Y방향으로 추력이 생겨서 가동부(20)는 그 방향으로 이동한다. 상기 가동부(20)의 이동범위는 마그네트(11)의 폭(W)에 따라서 설정된다. 이와 같은 리니어모터(1)에 의하면, 소전류로 매우 높은 추력을 얻을 수 있다. 이것은 코일이 가동철편(21,22)의 끝부에 집중하여 감겨져 있는 것과 등가이고, 갭(G)의 부근에 코일(14,15)의 대부분의 에너지가 집중하기 때문이다. 따라서, 마그네트(11)의 양이 적어도 된다. 또한, 소비전력을 낮게 억제할 수 있다. 또한, 구조가 간단하며, 소형ㆍ경량화를 도모할 수 있어서 경통(鏡筒)내에 수납할 수 있는 동시에, 코스트저감을 도모할 수 있다.The operation principle of the linear motor 1 of this embodiment is the same as the operation principle of the iron core motor. That is, as shown enlarged in FIG. 2, the magnet 11 always generates a constant magnetic flux B _M1 , M _M2 , and the magnetic flux exists to surround the coil 14 and the coil 15, respectively. have. When a DC voltage is applied to the terminals 18 and 19, current flows through the coils 14 and 15, and magnetic flux Bc by the coils 14 and 15 is generated. The fragrance of the magnetic flux Bc depends on the fragrance of the current. Then, the magnetic flux B _M1 , M _M2 and the magnetic flux Bc are mutually erased or reinforced to generate a thrust in one direction so that the movable portion 20 moves in the arrow X direction or the arrow Y direction. For example, when a current flows through the coils 14 and 15 in the direction shown in FIG. 1, the left side portion of the gap G becomes the S pole and the right side portion becomes the N pole in appearance. Thrust is generated and the movable part 20 moves in the direction. The moving range of the movable part 20 is set according to the width W of the magnet 11. According to such a linear motor 1, very high thrust can be obtained with a small current. This is equivalent to the coil being concentrated and wound on the ends of the movable iron pieces 21 and 22, and most of the energy of the coils 14 and 15 is concentrated in the vicinity of the gap G. Therefore, the quantity of the magnet 11 becomes minimum. In addition, the power consumption can be reduced. In addition, the structure is simple, can be reduced in size and weight, can be stored in the barrel, and the cost can be reduced.

그러나, 전술한 리니어모터(1)에서는, 단자(18,19)에 단순히 직류전압을 인가하는 것만으로는, 가동부(20)는 마그네트(11)의 폭(W)에 따라서 설정된 이동범위내의 끝부위치에 붙어버린다. 그래서, 실제로는, 예를 들면 제3도에 나타낸 바와 같은 폐루프제어계를 사용하여, 가동부(20), 즉 렌즈(31,32)의 위치를 동적으로 제어하는 것이 필요하다. 제3도에 있어서, 촬상광은 상기 렌즈(31,32)에 상당하는 렌즈계(30)를 통하여 고체촬상소자인 CCD(전하결합소자)(41)에 입사한다. 수상소자인 CCD(41)로부터의 신호는 포커스검출회로(42)에 보내져서 포커스의 상태가 검출된다. 상기 포커스검출회로(42)로부터의 검출신호는 포커스제어회로(43)에 보내지고, 이 검출신호에 따라서 제어신호가 이 포커스제어회로(43)로부터 상기 리니어모터(1)에 보내진다. 그리고, 상기 리니어모터(1)에 의하여 상기 제어신호에 따른 렌즈계(30)의위치제어가 이루어지도록 되어 있다. 그래서, 렌즈계(30), CCD(41), 포커스검출회로(42), 포커스제어회로(43), 및 리니어모터(1)에 의하여 포커스의 폐루프제어계가 구성되어 있어서, 동적인 제어를 행할 수 있다. 그리고, 이 제3도의 예에 있어서는, 상기 CCD(41)로부터의 신호는 신호처리회로(51)에도 공급되어 있고, 상기 CCD(41)가 포커스검출 및 촬상에 겸용되고 있으나, 촬상관을 사용하는 것도 가능하고, 각종의 구성을 생각할 수 있다.However, in the above-described linear motor 1, simply applying a DC voltage to the terminals 18 and 19, the movable portion 20 is the end position within the movement range set according to the width W of the magnet 11. Stuck on. Therefore, in practice, it is necessary to dynamically control the position of the movable portion 20, that is, the lenses 31 and 32, using a closed loop control system as shown in FIG. In FIG. 3, the imaging light enters the CCD (charge coupled device) 41, which is a solid-state imaging device, through the lens system 30 corresponding to the lenses 31,32. The signal from the CCD 41, which is the receiving element, is sent to the focus detection circuit 42, whereby the state of focus is detected. The detection signal from the focus detection circuit 42 is sent to the focus control circuit 43, and the control signal is sent from the focus control circuit 43 to the linear motor 1 in accordance with the detection signal. The linear motor 1 controls the position of the lens system 30 according to the control signal. Therefore, the closed loop control system of focus is constituted by the lens system 30, the CCD 41, the focus detection circuit 42, the focus control circuit 43, and the linear motor 1, so that dynamic control can be performed. have. In the example of FIG. 3, the signal from the CCD 41 is also supplied to the signal processing circuit 51, and the CCD 41 is also used for focus detection and imaging. It is possible and various configurations can be considered.

또, 본 실시예에 있어서는, 고정부(10)는 2개의 코일(14,15)을 가지고 있으나, 어느 한쪽의 코일로도 가동부(20)를 이동시키는 것은 가능하다. 그리고, 갭(G)에는 비자성체를 삽입하여 두도록 해도 된다. 또한, 코일이나 마그네트에 대하여는 전둘레에 설치하지 않아도 된다.In addition, in this embodiment, although the fixing | fixed part 10 has two coils 14 and 15, it is possible to move the movable part 20 with either coil. The non-magnetic material may be inserted into the gap G. In addition, a coil and a magnet do not need to be installed all around.

또 본 발명은 비디오카메라 뿐만 아니라, 스틸카메라에 사용할 수도 있다. 또한, 본 발명은 카메라 이외의 기기에도 물론 사용할 수 있다.The present invention can be used not only for video cameras, but also for still cameras. Moreover, of course, this invention can be used also for apparatuses other than a camera.

전술한 실시예의 설명에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 리니어모터에 의하면, 고정부의 코일에 의한 자속에 대한 자기회로를 가동부의 가동철편 사이의 갭을 포함하는 자기폐회로로 구성하고 있어서, 소전류로도 높은 추력을 얻을 수 있다. 따라서, 예를 들면 렌즈를 직접 이동시킬 경우에도, 소비전력을 낮게 억제할 수 있다. 또, 구조가 간단하고, 소형ㆍ경량화를 도모할 수 있는 동시에, 코스트저감을 도모할 수 있다.As is evident from the description of the above-described embodiment, according to the linear motor of the present invention, the magnetic circuit for the magnetic flux caused by the coil of the fixed part is composed of a magnetic closed circuit including a gap between the movable iron pieces of the movable part, High thrust can be obtained. Therefore, even when the lens is moved directly, for example, power consumption can be reduced. Moreover, the structure is simple, the size and weight can be reduced, and the cost can be reduced.

Claims

A first yoke having a pair of magnetic yokes having a gap separating the two yokes, a second yoke slidably coupled to the first yoke, and a magnetic flux passing through the first and second yokes And a coil fixed to the magnet and the second yoke to generate a controller flux for determining a relative position between the first yoke and the second yoke.

2. The second yoke of claim 1, wherein the second yoke has a first leg slidably coupled to one of the first yokes, and the second leg of the second yoke slidably engages the other of the first yokes. And a connecting portion extending between the first and second leg portions, wherein the magnet and the coil are located in a space formed by the first yoke and the second yoke.

3. The linear motor of claim 2, wherein the coil comprises a first coil and a second coil focused in series with the first coil, and the magnet is located between the first and second coils.

4. The linear motor of claim 3, wherein the magnet is located opposite the gap of the first yoke.

The linear motor according to claim 1, wherein each iron piece of the first yoke is cylindrical, and the second yoke is also cylindrical to form a concentric linear motor.

6. The linear motor according to claim 5, wherein the concentric linear motor moves the lens system of the camera.

The camera of claim 6, wherein the first yoke is disposed concentrically in the second yoke, and the first yoke is fixed to a lens member of the lens to slide the first yoke with respect to the second yoke. Linear motor, characterized in that to focus.

3. The method of claim 2, wherein the first leg portion is a first bobbin having a first coil, the second leg portion is a second bobbin having a second coil, and the magnet is the first bobbin between the first and second bobbins. A linear motor, characterized in that the magnet attached to the yoke.

6. The linear motor of claim 5, wherein the magnet is an annular magnet magnetized in a radial direction.

4. The method of claim 3, further comprising: controlling a closed circuit of the linear motor connected to the first and second coils connected in series and connected to the focus detection circuit and the focus detection circuit connected to the award element. A linear motor comprising a focus control circuit.

The method of claim 1, wherein the second yoke comprises: a first leg portion slidably coupled to one of the first yokes, a second leg portion slidably coupled to the other of the first yoke, and A connecting portion of the second yoke extending between a first and second leg portion, wherein the magnet and the coil are between the first leg portion and the second leg portion, and between the connecting portion and the first yoke And a magnetic circuit disposed in the formed space and passing through the first and second legs, the connecting portion, and the first yoke and crossing the gap.